【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)字節(jié)，他的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率， DS18B20 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如下 （表 33） 表 33 DS18B20配置寄存器 字節(jié)定義 低 5 位一直都是 1， TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)， R1 和 R0 決定k溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即是來設(shè)置分辨率 。 由表 34 可見，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長。因此，在實(shí)際 應(yīng)用 中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。 表 34 R1和 R0模式表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9位 0 1 10位 1 0 11位 1 1 12位 高速暫存存儲(chǔ)器除了配置寄存器外，還有其他 8個(gè)字節(jié)組成，其分配如下示（表 35）。其中溫度信息（第 1， 2 字節(jié)）、 TH和 TL 值第 3， 4 字節(jié)、 ， 可用來保證通信正確。 第 6～ 8字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9字節(jié)讀出的是前面所有 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼 表 35 高速暫存器分配 溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8位 CRC LSB MSB TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB LSB 武漢科技學(xué)院 06屆畢業(yè)論文 8 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ) 在高速暫存存儲(chǔ)器的第 1， 2 字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 5 ℃ /LSB 形式表示。溫度值格式如下 （表 36） ： 表 36 溫度值格式 23 22 21 20 21 22 23 24 MSB LSB S S S S S 26 25 24 對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變換為原碼，再計(jì)算十進(jìn)制值。表 37是對(duì)應(yīng)的一 部分溫度值。 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 TH， TL作比較，若 TTH 或TTL,則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行告警搜索。 表 37 部分溫度對(duì)應(yīng) 溫度 /C 二進(jìn)制 十六進(jìn)制表示 +125 00000111 11010000 07D0H + 00000001 10010001 0191H + 00000000 00001000 0008H 0 00000000 00000000 0000H 11111111 11111000 FFF8H 11111110 01101111 FE6FH 55 11111100 10010000 FC90H 武漢科技學(xué)院 06屆畢業(yè)論文 9 (4) CRC 的產(chǎn)生 在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）。主機(jī)根據(jù)ROM 的前 56位來計(jì)算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 如圖 32 所示，為單片機(jī)與 DS18B20 的接口電路。 DS18B20 只有三個(gè)引腳，一個(gè)接地，一個(gè)接電源，一個(gè)數(shù)字輸入輸出引腳接單片機(jī)的 口，電源與數(shù)字輸入輸出腳需要接一個(gè) 的電阻，也可以不接電阻。 D S 1 8 B 2 0 單 片 機(jī) 圖 32 單個(gè) DS18B20與單片機(jī)接口電路 單片機(jī)對(duì) DS18B20 的控制 DS18B20 采用嚴(yán)格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1。除了應(yīng)答脈沖所有這些信號(hào)都由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)?？偩€上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)和命令都是以字節(jié)為單位。且低位在前，高位在后 . （ 1）初始化序列：復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈沖 在初始化過程中，主機(jī)通過拉低單總線至少 480181。s，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖 (TX)。然后主機(jī)釋放總線并進(jìn)入接收 (RX)模式。當(dāng)總線被釋放后， 5kΩ的上拉電阻將單 總線拉高。 武漢科技學(xué)院 06屆畢業(yè)論文 10 DS18B20 檢測(cè)到這個(gè)上升沿后，延時(shí) 15181。s~60181。s，通過拉低總 線 60181。s~240181。s產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。初始化脈沖如圖 33 所示 。至少 480 us 至少 480 us主機(jī)初始化主機(jī)初應(yīng)答P resen c e pu l s e60 240 us 圖 33 初始化 （ 2） DS18B20 的讀寫控制 在寫時(shí)序期間，主機(jī)向 DS18B20 寫入數(shù)據(jù)；而在讀時(shí)序期間，主機(jī)讀入來自DS18B20 的數(shù)據(jù)。在每一個(gè)時(shí)序，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。讀 /寫時(shí)序如圖 34。 主機(jī)寫 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)寫 ” 1 時(shí)序主機(jī)讀 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)讀 ” 1 時(shí)序30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us 圖 34 DS18B20讀寫時(shí)序 ① DS18B20 寫時(shí)序 DS18B20 存在兩種寫時(shí)序：“寫 1”和“寫 0”。主機(jī)在寫 1 時(shí)序向 DS18B20 寫武漢科技學(xué)院 06屆畢業(yè)論文 11 入邏輯 1，而在寫 0時(shí)序向 DS18B20 寫入邏輯 0。所有寫時(shí)序至少需要 60181。s，且在兩次寫時(shí)序之間至少需要 1181。s 的恢復(fù)時(shí)間。兩種寫時(shí)序均以主機(jī)拉低總線開始。 產(chǎn)生寫 1 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在 15181。s 內(nèi)釋放總線，然后由上拉電阻將總線拉至高電平。產(chǎn)生寫 0 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在整個(gè)時(shí)序期間保持低電平（至 少 60181。s）。 在寫時(shí)序開始后的 15181。s~60181。s 期間， DS18B20 采樣總線的狀態(tài)。如果總線為高電平，則邏輯 1被寫入 DS18B20；如果總線為低電平，則邏輯 0被寫入 DS18B20。 ② 讀時(shí)序 DS18B20 只能在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)才能向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。所以主機(jī)在發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便 DS18B20 能夠傳送數(shù)據(jù)。所有讀時(shí)序至少 60181。s，且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要 1181。s 的恢復(fù)時(shí)間。 每次讀時(shí)序由主機(jī)發(fā)起，拉低總線至少 1181。s。在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)序 之后， DS18B20開始在總線上傳送 1或 0。若 DS18B20 發(fā)送 1，則保持總線為高電平；若發(fā)送 0，則拉低總線。當(dāng)傳送 0 時(shí)， DS18B20 在該時(shí)序結(jié)束時(shí)釋放總線，再由上拉電阻將總線拉回空閑高電平狀態(tài)。 DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)序下降沿起始后的 15181。s 內(nèi)有效，因此主機(jī)必須在讀時(shí)序開始后的 15181。s 內(nèi)釋放總線，并且采樣總線狀態(tài)。 ③ DS18B20 的命令序列 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功 后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 ROM 命令通過每個(gè)器件 64bit 的 ROM 碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有 多個(gè)器件掛在總線上）與之進(jìn)行通信。 DS18B20 的 ROM如表 38所示，每個(gè) ROM命令都是 8 bit 長。 武漢科技學(xué)院 06屆畢業(yè)論文 12 表 38 DS18B20 ROM命令 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對(duì)惡劣，單片機(jī)會(huì)受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機(jī) ? 等一 些不可預(yù)知的不正常工作現(xiàn)象。 這時(shí)只需按 RET 按鈕，單片機(jī)初始化，系統(tǒng)就可以正常工作。 rst 引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端。復(fù)位信號(hào)是高信號(hào)有效，其有效時(shí)間持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期（兩個(gè)機(jī)器周期）以上。這里使用頻率為 12MHZ 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間因超過 2us，才能完成復(fù)位操作。持續(xù)時(shí)間由 RC決定。若 R1=10K,則 C3 取不小于 20uF。具體復(fù)位電路如圖 35。 圖 35 復(fù)位電路 指令 協(xié)議 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20中的編碼 (即 64位地址 ) 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS18B20,使之作出響 應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64位 ROM地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64位 ROM地址，直接向 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個(gè)DS18B20工作 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過廟宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng) 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長為 500ms(典型為200ms),結(jié)果送入內(nèi)部 9字節(jié) RAM中 讀暫存器 BEH 讀內(nèi)部 RAM中 9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的第 4 字節(jié)寫上、下溫度數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后，傳達(dá)兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM中第 4字內(nèi)容復(fù)制到 E2PROM中 重調(diào) E2PROM 0B8H 將 E2PROM中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM中的第 4字節(jié) 讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20的供電模式，寄生供電時(shí) DS18B20發(fā)送“ 0”，外部供電時(shí) DS18B20發(fā)送“ 1” 武漢科技學(xué)院 06屆畢業(yè)論文 13 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)與其他微機(jī)一樣，從 Flash ROM 中取指令和執(zhí)行指令過程中的 各種微操作，都是按著節(jié)拍有序地工作的， XTAL1 與 XTAL2 兩端接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電路 C1和 C2通常取 30uF 左右，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩脈沖頻率范圍是 0~24MHZ,這里 f取 12MHZ。具體電路如圖 36，選擇石英晶振作為時(shí)鐘組件 , 接至單片機(jī)的 XTAL XTAL2 引腳組成時(shí)鐘電路。 圖 36 時(shí)鐘電路 鍵盤電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路，以及專一的復(fù)位功能外，其它 的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。如圖 37，分別連接單片機(jī)的 , 接口，余下的 P1接口可以用于鍵盤擴(kuò)展或其他。按下按鍵 S1顯示下一通道溫度，按下按鍵 S2顯示上一個(gè)通道溫度，按鍵 S3巡回顯示各路溫度。 圖 37 鍵盤電路 武漢科技學(xué)院 06屆畢業(yè)論文 14 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)溫度達(dá)到上下限溫度限制是有提醒信號(hào)產(chǎn)生可選擇揚(yáng)聲器來實(shí)現(xiàn)這一功能。揚(yáng)聲器工作時(shí)需要 10mA 電流 , 設(shè)計(jì)時(shí)考慮了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)及控制電路。同時(shí)設(shè)置 LED閃動(dòng)，從而 實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警的功能！這里使用放大器和軟件來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器的 LS一端連接單片機(jī)的 ， LED連接 ！如圖 38。 圖 38 報(bào)警電路 顯示電路設(shè)計(jì) 引腳功能 顯示模塊采用通用 1602液晶顯示，單 5V電源工作電壓，有簡(jiǎn)單、易安裝、低功耗、長壽命、高可靠的特點(diǎn)，他還內(nèi)置 192中字符，具有 64個(gè)字節(jié)的自定義字符 RAM，可定義 8個(gè) 5*8點(diǎn)字符或四個(gè) 5*11點(diǎn)陣字符，并有半透正顯等顯示方式 ,還支持 4位或 8位并口通訊方式。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 39 圖 39 液晶顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu) 武漢科技學(xué)院 06屆畢業(yè)論文 15 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線 。接口定義如表 39 表 39 接口定義 引腳 符號(hào) 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5v） 3 V0 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10k的電位器調(diào)整對(duì)比度） 4 RS RS為寄存器選擇， 高電平 1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平 0時(shí)選擇指令寄存器 5 R/W R/W為讀寫信號(hào)線，高電平 1時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 0時(shí)進(jìn)行寫操作 6 E E(EN)端為使能端。下降沿使能 7 DB0 低 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位） 8 DB1 低 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 1位 9 DB2 低 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 2位 10 DB3 低 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 3位 11 DB4 高 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 4位 12 DB5 高 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 5位 13 DB6 高 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 6位 14 DB7 高 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位，也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光電源負(fù)極 控制指令 如 表 310， 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令 ： 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上